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第7章,建筑电气控制技术,何波
2.霍尔压力传感器
概括来讲,霍尔压力传感器利用弹簧管作 为压力敏感元件,将压力变化转换成弹簧 管自由端的位移变化,带动霍尔片在磁场 中移动,利用霍尔效应将位移信号转换成 电动势,从而实现压力测量。
3、应变片压力传感器
应变片压力传感器是通过应变片将被测压 力转换成电阻值的变化并传至桥式电路获 得相应的电势输出信号,从而实现压力的 测量。
7.1.2 温度传感器 温度传感器是把温度转换成标准电压或电 流信号的传感器,传感器中的敏感元件利 用物体随着温度变化而发生的体积变化、 电阻变化以及温差电现象等,将测点的温 度变化转换成电信号
1.热电偶温度传感器 热电偶温度传感器是以热电效应为基础的 测温仪表,它将热电偶作为传感器的,把 被测的温度信号转换成电势信号。热电偶 的原理在于两种不同金属组成闭合回路时 ,若两不同金属材料接点处温度不同,回 路就会出现直流热电动势,并产生电流。
1-塑料骨架;2-铜电阻丝;3-铜引出线
φ7.5
(2)半导体热敏电阻。
金属热电阻阻值随温度的升高而增大,但半导体热敏电阻 却相反,它的电阻值随温度的升高而减小,并呈现非线性
,我们称为负温度系数热敏电阻。
R Rt
R Rt
R
Rt // R
0
t1
t
图7-4 热敏电阻线性化特性曲线
(3)热电阻的测温电路
3.传感器的性能指标 (1)量程
(2)精度
(3)重复性
(4)线性 (5)回差 (6)灵敏度 (7)时间常数
4.传感器的选用原则 (1)容量足够大。
(2)灵敏度高,精度适当。 (3)响应速度快,工作稳定、可靠性好。 (4)实用性和适应性强。 (5)使用经济。
5.传感器与控制系统的连接 (1)模拟量输入通道 (2)数字量输入通道
7.1.4 湿度传感器 1.干湿球湿度传感器 干湿球湿度传感器通过干湿球温度计计算
相对湿度,从而实现湿度的测量,是最常 见的湿度传感器,结构如图
1
2 5
4
3
图7-11 干湿球湿度传感器原理示意图
1-轴流风机;2-热电阻吸风口;3-水杯;4-外壳;5-引线
2.氯化锂湿度传感器
氯化锂是一种吸湿物质,吸收水分,电阻 变小;释放水分,阻值变大。利用这一特 性,可以通过检测电极间的电阻变化来检 测环境的相对湿度
r0
0.58r0
εt
εt
R1
R4
R2
R3
p
p
(a)
(b)
6.压电式压力传感器
压电晶体是压电式压力传感器的核心部件。压电晶体具有 压电效应,即在一定的温度范围之内,压电晶体受压产生 电动势。当超过某一个温度值(居里点)时,其压电晶体 的压电效应完全消失
7.压差开关
压差开关是一种用气膜作为弹性元件的空气微压差仪表, 是利用在两个传感孔检测到的压差,当两侧压差大于设定 值时,弹簧承托的薄膜移动并驱动触点通断动作,可用于 检定通风管道内的空气流量、变风量系统最大空气流量控 制等
热电偶通常由热电极、绝缘材料、保护管 和接线盒等主要部分组成,常用的热电偶 结构形式有普通型热电偶、铠装热电偶和 薄膜热电偶等,普通型热电偶的基本结构 如图
5
32
4
1
图7-1 普通型热电偶的基本结构示意图
1-热电偶测量端;2-热电极;3-绝缘管;4-保护套管;5-接线盒
2.热电阻温度传感器 分为金属热电阻、半导体热敏电阻两类
4.电容差压传感器
电容差压传感器通过将弹性测量膜片的位 移变化改变电容值的大小,从而获得反映 被测压力的标准电信号输出。
5.压阻式压力传感器
将半导体压敏电阻扩散或印刷到平面膜片上,R1~R4形成 惠斯通电桥,当平面膜片受到压力而变形的时候,R1~R4 也随之变形,由于压敏电阻的压阻效应,使电桥产生一个 与压力成正比的高度线性、与激励电压也成正比的电压信 号,具体如图
要实现建筑电气系统的自动控制与监测, 必须对一些直接反映系统性能的物理量, 如温度、湿度、压力、流量、电流、有功 电能等进行检测,其结果或者用于系统的 自动控制,达到使这些性能参数处于最佳 的工作状态的目的;或者用于显示、报警 、记录,供工作人员监测系统的运行状况 。
7.1.1 传感器概述 1.传感器基本概念
C型指针
温度指针
电输出端子
下限位指针
刻度盘
感温包 毛细管
连接管
7.1.3 压力、压差传感器
在建筑电气控制系统中,水系统和风系统 经常需要测量、控制压力和压差
1.电接点压力表
弹性元件的弹性变形所产生的弹性力与被 测压力会产生力相平衡,电接点压力表就 是通过测量各种弹性元件的弹性变形量实 现压力测量,目前常用的弹性测压元件主 要包括弹簧管、膜片与膜盒、波纹管等。
U
B
R3
R4
I
C
P
D
R2 A
Rt θ
(a)
U
B
R3
R4
I
C
P
D
R2 A
Rt θ
(b)
U
B
R3
R4
I
C
P
D
R2
RL RL RL
Rt θ
A
(c)
图7-5 桥式热电阻测温电路
(a)平衡电桥 (b)不平衡电桥 (c)三线制接法
3.电触点压力温度计
电触点压力温度计是根据密封在感温包内 的感温介质的压力与温度之间的变化关系 制成的,其结构图如图7-6所示
(1)金属热电阻。
目前应用最广泛的金属热电阻材料是铂、铜 ,二者已做成标准化的热电阻。
金属铂和金属铜电阻体的基本结构分别如图 7-2和7-3所示
2
1
I-1剖面
3
4
5 6
图7-2 金属铂电阻体基本结构
1-铂丝;2-铆钉;3-银导线;4-绝缘件;5-夹持件;6-骨架
1
2
3
65 L
图7-3 金属铜电阻体基本结构
传感器是一种能把特定的被测量信息(包 括物理量、化学量、生物量等)按一定规 律转换成某种可用信号输出的器件或装置 ,通常由敏感元件和转换元件组成
2.传感器的分类
(1)按传感器的输入量分类。
压力传感器,位移传感器,温度传感器,速度传感器
(2)按传感器输出信号的性质分类。
模拟传感器和数字传感器。
(3)按传感器的工作原理分类 结构型与物性型 (4)按构成传感器敏感元件的功能材料分类。半导体传 感器、陶瓷传感器、光纤传感器、高分子薄膜传感器等 (5)按传感器的能量转换情况分类 能量控制型传感器和能量转换型传感器
接电源 1
接温度计
3
2
4 5
图7-13 氯化锂露点式湿度传感器结构示意图